基于InSAR同震形变场反演汶川M_w7.9地震断层滑动分布

通过综合分析2008年5月12日汶川地震野外地震地质考察的地表破裂带空间分布及分段资料,结合InSAR干涉形变场资料,构建了五段断层儿何结构模型,该模型与野外地震地质考察结果在多数分段上基本一致;基于此五段断层模型,运用敏感性迭代拟合算法反演了汶川地震InSAR同震形变场,获得了断层滑动分布及部分震源参数.结果表明,基于余震精定他获得的地震断层倾角模型模拟的同震形变场与InSAR形变场吻合较好,且残差较小;反演的滑动分布主要集中于地下0～20 km,最大滑动量分别位于北川及青川等地区,最大可达到10 m;沿SW-NE走向,断层面的滑动方向主要以右旋兼逆冲形式为主,在汶川及都江堰地区以强烈的逆冲为主兼有一定右旋走滑分量,在北川及映秀地区以逆冲兼右旋运动为主,在平武及青川等地区则逐渐过渡为以右旋运动为主兼有一定的逆冲分量,其中汶川地区的平均滑动角为97°,北川地区的平均滑动角为119°,青川地区平均滑动角为138°.反演矩张量为7.7×10~(20)N·m,矩震级达M_w7.9.     

2008年5月12日汶川MW 7.9地震的震源位置与发震时刻

综合运用四川省地震台网与紫坪铺水库地震台网的观测资料,精确地测定了2008年5月12日汶川MW7.9地震的震源位置与发震时刻．指出,对汶川地震这样的大地震精准定位,必须克服或尽量减少远台观测对地震精确定位的局限性、地壳介质模型的不完善性以及识别与检测初至波震相的不一致性等因素的影响．通过分析对比、反复试验,从上述台网中精心选取了方位分布均匀、具有近震源台站约束、直达P波震相确系由初始破裂辐射出的15个地震台的直达P波到时数据,反演得出精确度比区域性地震台网常规测定的精确度高一个数量级的汶川大地震的定位结果,即:发震时刻（北京时间）:2008年5月12日14:27:57.59plusmn;0.03 s;震中位置:31.018deg;Nplusmn;0.3 km,103.365deg;Eplusmn;0.3 km;震源深度:15.5 kmplusmn;0.3 km．      

2008年5月12日四川汶川8.0级地震与部分余震的震源机制解

采用区域和远台Pn或Pg初至波初动符号, 利用下半球等面积投影, 求解了2008年5月12日四川汶川8.0级地震和截止到2008年12月10日发生的部分4级以上余震的震源机制解。 汶川8.0级地震的震源机制为: 节面Ⅰ的走向为5°, 倾角为48°, 滑动角为39°; 节面Ⅱ的走向为247°, 倾角为62°, 滑动角为131°。 P轴方位角为309°, 仰角为8°, T轴方位角为208°, 仰角为54°, B轴方位角为44°, 仰角为35°。 结合地质构造和余震空间分布, 可以确定节面Ⅱ为发震断层面。 根据震源机制解, 引发本次地震的断层活动主要表现为逆冲, 主破裂面为S67°W与该地震所在断层的走向基本一致(断裂总体走向N45°E)^[1]; 主压应力轴P轴为N51°W, 主压应力轴P轴方位与该区域构造应力场方向基本一致。 根据余震震源机制解结果, 龙门山断裂带南段发生的余震与北段发生的余震的震源机制都具有优势分布, 且两者差异明显。 早期发生在南段的余震的破裂是以逆倾滑动为主, 兼有走向滑动; 而随着时间的推移, 余震向北段迁移, 在龙门山构造的北段地震震源的破裂方式以走向滑动为主, 兼有一定的逆倾滑动; 龙门构造带南段震源应力场受主震应力场的控制, 而龙门构造带北段震源应力场不仅受区域应力场的影响, 还受主震应力场的影响。     

2008年5月12日M_w7.9汶川地震导致的周边断层应力变化

2008年5月12日,四川龙门山断裂发生Mw7.9强烈地震,导致重大的人员伤亡和经济损失.据预测,汶川地震余震将持续至少1年,并且不排除发生强余震可能.因此,判断余震可能发生区域,圈定震区周边未来可能发生地震活动的范围,对灾区人员安置、灾后恢复重建以及加强震灾及次生灾害防御具有重要的参考价值.同时,汶川地震及邻区地震活动性为将来研究板内逆冲型地震的同震应力变化,并检验地震的应力触发作用提供了一个非常难得的机会.根据地震的静态触发原理,利用弹性位错理论和分层地壳模型计算了汶川地震引起的周边断层同震应力变化,分析了汶川地震对龙门山及周边各主要活动断层地震活动性的作用和影响.结果表明,汶川地震增加了鲜水河断裂(道孚-康定段)、东昆仑断裂(玛曲-南坪段)、青川断裂、岷江断裂南端以及彭县-灌县断裂、江油-广元断裂、江油-灌县断裂上库仑应力的积累,将提升这些断层上地震发生的概率.由于这些地区人口密集,应加强这些地区的地震监测和灾害预警.青川断裂上记录到的余震表明主震已经触发了该断层的地震活动,余震有向该区迁移的趋势,应密切关注地震向北迁移的态势.彭县-灌县断裂、北川-映秀断裂南段目前发生的余震很少,所积累的构造应力未充分...     

确定震源位置,发震时刻及区域平均波速的最优化方法

本文详细讨论了利用井下和地面观测直达波到时资料联合确定震源位置,发震时刻及区域平均波速的最优化方法,该方法对震源深度及波速的确定给予特别的重视与处理。理论检验和实际算例表明,用该方法编制的程序定位精度高,计算速度快,可以在地层差异小的地区推广应用。     

汶川地震强余震(M_s≥5.6)的震源机制解及其与发震构造的关系

在2008年5月12日汶川8.0级地震之后,发生了数十个M>5,数百个M>4以及更多的M>3的余震,固定和流动地震台站对这些地震进行了较完整的监测.通过利用P波到时数据对M>3的余震进行重新定位,发现余震分布有两个明显的趋势,绝大部分的余震都分布在沿龙门山断裂带的北东向上,但在汶川地震的震中附近有一个北西向的余震分布区.利用中国国家数字地震台网和区域地震台网的波形记录,采用"裁剪-粘贴"法,获得了较大余震的震源机制解(Ms≥5.6).从震源机制解来看,尽管多数较强余震显示出逆冲的性质,但在断裂带的北部余震仍有一部分显示出明显的走滑性质.震源机制解显示北川-映秀断裂(BYF)的南部发生的余震主要为逆冲型地震,和主震的滑移状态一致;在BYF断层的北部余震同样以逆冲状态为主,这和主震在该区域的破裂性质有很大差异.在青川-平武断裂附近,震源机制以右旋走滑为主,且震源深度比较深(～18km).由此猜测主震在北部可能发生在北川断裂和青川断裂两个断裂上,而不是只发生在中央断层上.这种复杂的余震机制显示出龙门山断裂带断层系统的复杂性.     

华北地区1900-1970年5级以上地震发震位置与震源机制研究

本文通过整理世界地震台网1900-1970年世界台站震相报告,对该时期发生在我国华北地区震级5级以上强震的震源位置及震源机制（断层面解）进行了测量.具体开展了以下三点工作：（1）使用1900-1970年之间Shide Circulars（BAASSC,1900-1912）,《国际地震资料汇编》（ISS）和EHB Bulletin的震相到时,对该时间范围内的22个地震事件重新定位,得到了21个地震事件的可靠结果;（2）使用1933年至1970年之间ISS的P波初动,对该时间范围内的15个地震事件求解震源机制解,得到了其中12个地震事件的震源机制解的可靠结果,从而丰富了华北地区基于全球地震台网观测的1900-1970年历史强震目录震源机制资料;（3）基于华北地区地震地质及区域构造应力场研究结果,推断了华北地区M≥5.0的部分缺乏地震资料观测的历史地震断层面参数,并对这种方法推断的断层面参数的可靠性进行了讨论.     

从震源模式讨论2008年汶川8级地震的回顾性预测

大地震的成因与预测是很复杂的,很难用一个模式把它们全面概括起来,所以文中用4个模式来描述。这4个模式分别是叠加模式、组合模式、立交模式和调制模式。它们在震源孕育和发震过程中各有各的功能。叠加模式是讨论孕震力源问题的,组合模式是讨论震源结构问题的,立交模式是讨论孕震断层面上的凹凸齿合是如何形成的问题的,调制模式是讨论临发震前震源处的不稳定与外因的关系问题的。文中用以上4个模式讨论2008年汶川8级地震的回顾性预测     

汶川地震强余震（Ms≥5．6）的震源机制解及其与发震构造的关系

在2008年5月12日汶川8．0级地震之后,发生了数十个M〉5,数百个M〉4以及更多的M〉3的余震,固定和流动地震台站对这些地震进行了较完整的监测．通过利用P波到时数据对M〉3的余震进行重新定位,发现余震分布有两个明显的趋势,绝大部分的余震都分布在沿龙门山断裂带的北东向上,但在汶川地震的震中附近有一个北西向的余震分布区．利用中国国家数字地震台网和区域地震台网的波形记录,采用“裁剪-粘贴”法,获得了较大余震的震源机制解（Ms≥5．6）．从震源机制解来看,尽管多数较强余震显示出逆冲的性质,但在断裂带的北部余震仍有一部分显示出明显的走滑性质．震源机制解显示北川一映秀断裂（BYF）的南部发生的余震主要为逆冲型地震,和主震的滑移状态一致;在BYF断层的北部余震同样以逆冲状态为主,这和主震在该区域的破裂性质有很大差异．在青川．平武断裂附近,震源机制以右旋走滑为主,且震源深度比较深（～18km）．由此猜测主震在北部可能发生在北川断裂和青川断裂两个断裂上,而不是只发生在中央断层上．这种复杂的余震机制显示出龙门山断裂带断层系统的复杂性．     

遗传算法在确定震源位置中的应用

地震定位需要震源的空间坐标和发震时刻，可以通过使观测走时和计算走时的拟合差达到最小来实现。遗传算法是解决此最优化问题的有效方法。本文对遗传算法确定震源位置的基本思路思路进行了说明和分析，讨论了拟合差随迭代次数的分布特征，最后，给出了最优化过程搜索震源位置在四维空间的分布。     

Rupture directivity effect on strong ground motion during the 12 May 2008 MW7.9 Wenchuan earthquake

We focus here on the rupture directivity effect on the spatial distribution and attenuation characteristics of near-field ground motions during the 2008 MW7.9 Wenchuan earthquake. We examine the difference between the observed ground motions in and opposite the rupture directions and compare them with Next Generation Attenuation-West2 (NGA-West2) ground motion prediction models. The isochrone directivity predictor is used to quantify the band-limited nature of the rupture directivity effect on strong ground motion. Our results show that the observed peak ground velocity (PGV) and spectral accelerations of periods of 1.0 s and longer are significantly amplified in the rupture direction, but de-amplified in the opposite direction affected by rupture directivity effect of this event. In contrast, the effect of rupture directivity on the observed peak ground acceleration (PGA) and periods of shorter than 1.0 s are relatively weak. The rupture directivity of this event shows clear period dependent and band limited characteristics with the strongest effect occurring around the period of 7.5 s.     

2008年汶川8.0级地震序列震源参数分段特征的研究

本文利用四川省区域固定地震台网观测记录到的2008年汶川8.0级地震序列的资料,从中挑选部分台站和地震资料,在精确扣除了余震区地震波衰减与台站场地响应后,计算得到了汶川地震序列中1070次ML≥3.0级地震的震源参数,结果显示,地震矩与震级之间有较好的线性关系,应力降和视应力的大小与震级大小有关.利用ML3.0级地震资料得到的应力降的时空演变过程研究结果表明,汶川余震序列地震应力降总体上随时间是一个衰减过程,预示着主震发生后整个余震区应力降呈逐渐衰减的状态.主震发生之后,以虎牙—北川—安县为界,空间上龙门山断裂带上地震活动水平和应力降具有明显的分段性.5月17日之前ML≥5.0余震主要集中在龙门山断裂带北川以西,由于地震释放了较多应力,该地区应力降较低,而北川至青川之间地震活动水平相对较弱,应力降一直处于高值水平.5月17日之后,ML5.0余震活动主体地区则转移到北川至青川之间,在该段发生了5月25日青川6.4级最大余震,在这之后,整个余震序列应力降随时间变化开始趋于平稳.     

汶川Mw7.9地震余震序列触发机制研究

余震触发机制的Dieterich解析模型被广泛应用于区域地震活动性的定量分析以及依赖时间的概率地震预测模型的建立等方面.基于滑移速率和状态相依赖的摩擦定律和弹簧-滑块模型,从Dieterich断层滑移速率方程出发,给出了静态应力扰动下触发地震的时钟提前或推后的近似解,从而明确地阐明了触发地震的产生机制与断层的演化过程密切相关,并与传统位错模型下库仑应力扰动时间提前或推后量作了比较.采用对数线性拟合方法求得了汶川Mw7.9主震后余震序列持续时间,符合Dieterich理论结果.以汶川余震序列为例,给出了两种不同的应力扰动模式在该余震序列中的应用.结果表明,经典Dieterich扰动解无法给出主震发生后即时余震数量的异常增加,而考虑主震前后剪应力速率变化的Dieterich分段解则可反映出余震发生率及个数随时间的演化特征.     

应用动态复合震源模型模拟汶川Mw7.9地震强地面运动

2008年5月12日中国汶川地区发生Mw7.9地震,震中位置103.4°E,31.0°N.主要发震断层空间展布长达300多公里,由南西方向到北东方向呈现明显的分段性,汶川—映秀段逆冲为主兼有少量的右旋走滑分量;安县—北川段为逆冲-右旋走滑的断层错动;青川段以右旋走滑为主兼有少量逆冲分量.采用改进后的复合震源强地面运动预测模型,建立了长为320 km,宽为20 km的断层破裂运动学模型,实现了断层分段、空间倾角、滑动方向连续变化的动态设定.数值模拟结果给出了近断层两侧(上、下盘)的地面加速度的分布特征,并同卧龙、郫县走石山及绵竹清平强震观测记录进行了对比分析.模拟加速度时程曲线无论在波形、持续时间、频率分量、峰值大小同观测记录都具有较好的相似性.利用现有83个已知经纬度台站的强震实测数据及数值模拟的结果同Boore等的新一代衰减关系(NGA)进行比较,对比模拟与实际观测水平峰值加速度的一致程度.近断层峰值加速度分布特征则进一步显示了在汶川、北川和青川附近明显的高值分布区域,同野外地质调查相一致.进一步的分析结果也表明,汶川—映秀段逆冲为主的断层上盘的运动量远大于断层下盘,在距离断层地表出露位置5 km处,峰值加速度N-S、E-W及UP方向分量的比值分别为1.72∶1、2.5∶1及1.77∶1.本文中给出的动态复合震源模型和近断层区域强震模拟的计算方法,对大震强地面运动的预测及实现近实时强地面运动分布特征的圈定(Shaking Map)有着重要的实际意义.     

2008年汶川地震的破裂模型及引起的余震活动分析

用两种发震构造的破裂位移分布模型对2008年汶川地震造成的区域主要断裂的库仑应力变化进行了模拟.通过对这两种破裂位移模型模拟结果的对比分析,表明破裂位移模型的逆冲兼右旋滑动的位移模式及南北两段分别有两个滑动量高值区这样的特点控制了区域库仑应力变化的总体分布特征.汶川地震的余震分布和计算结果还显示:所获得的区域主要断裂的库仑应力变化分布和正应力变化分布同时控制了该地震发生后余震的分布,库仑应力变化增强同时断层面受到主震断层位错拉张的区域和余震的分布强烈吻合,而库仑应力变化增强但是相应部位断层面受到主震的挤压作用却没有余震发生,显示了强震后区域断层受到的正应力变化和库仑应力变化均对余震的发生起到了重要作用,而不仅仅是库仑应力变化增强是触发余震的机制;两种模型计算结果的细微差异显示了倾角向下变缓的震源破裂模型能更好地解释余震在破裂断层北部的分布特点.对昆仑山断裂、鲜水河断裂等周边强震多发断层的库仑应力变化及对未来地震活动的可能影响进行了初步评价.     

对2008年5月12日四川汶川特大地震的几点反思

从2008年5月12日四川汶川8．0级地震发生后暴露出的几个实际问题入手,对地震知识普及、通讯系统、交通系统、震害预防和救援保障以及防震救灾制度建设五个方面进行了剖析,并提出了附讲的建议．     

Ionospheric anomalies detected by ground-based GPS before the Mw7.9 Wenchuan earthquake of May 12, 2008, China

In this paper, we used the vertical total electron content (VTEC) derived from ground-based GPS observations to examine the ionospheric variations during the Mw7.9 Wenchuan earthquake which occurred on May 12, 2008, in China. The final results showed that the ionospheric VTEC around the epicenter increased obviously 9 days before the earthquake, decreased significantly 6 days before the earthquake, and increased strikingly 3 days before the earthquake. Relative to a normal non-perturbed state of the ionosphere, the maximum anomalies in the 3 days exceeded 40%, 40%, and 70%, respectively. The spatial sizes of the VTEC decrement and increment by more than 30% extended larger than 1500 km in latitude and 4000 km in longitude. Moreover, the maximum anomalies 6 days and 3 days before the earthquake moved towards the equator.     

Stress changes on major faults caused by M_w7.9 Wenchuan earthquake,May 12,2008

On May 12,2008,a magnitude 7.9 earthquake ruptured the Longmenshan fault system in Sichuan Province,China,collapsing buildings and killing tens of thousands people.As predicted,aftershocks may last for at least one year,and moreover,large aftershocks are likely to occur.Therefore,it is critical to outline the areas with potential aftershocks before reconstruction and resettling people as to avoid future disasters.It is demonstrated that the redistribution of stress induced by an earthquake should trigger su...     

2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.